CN104082521B - 一种改性乳清蛋白凝胶及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种改性乳清蛋白凝胶及其制备方法。该制备方法包括：(1)将淀粉与水混合，边加热边搅拌至淀粉糊化，冷却至20～50℃，得到混合液A，所述的混合液A中的淀粉含量为0.1wt％～2wt％；(2)将乳清蛋白粉与混合液A混合，得到混合液B，所述的混合液B中的乳清蛋白粉含量为5wt％～30wt％；(3)调节所述混合液B的pH值到6.5～8.5；(4)加热混合液B，冷却后即可得到改性乳清蛋白凝胶。本发明利用淀粉和蛋白各自的网状结构在加热过程中形成复合凝胶，制备得到的改性乳清蛋白凝胶强度高、弹性好、持水率高，并且本发明的制备工艺简单，过程可控，成本低廉，有利于产业化生产。

Description

一种改性乳清蛋白凝胶及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种改性乳清蛋白凝胶及其制备方法。

背景技术

乳清是干酪生产过程中的副产物，其中主要营养成分包括乳清蛋白、乳糖、脂肪和矿物质。通常乳清处理的方式是通过膜过滤和喷雾干燥的方法得到不同种类的乳清蛋白粉，例如乳清蛋白浓缩物(如WPC35、WPC50、WPC65、WPC80等)和乳清蛋白分离物。由于乳清蛋白氨基酸种类齐全且易于消化，属于全价优质蛋白，因此在食品配料中应用很广泛，例如婴幼儿食品、香肠、干酪和饮料等。我国乳制品行业的发展离不开胶体的使用，酸奶中添加一定量的明胶、果胶、卡拉胶等可以有效抑制酸奶中酪蛋白的沉淀，保证产品组织状态的稳定性。近些年关于胶体的食品安全问题比较突出，例如利用非法原料制作明胶等。所以如果可以通过相关技术手段使得来源于牛乳的乳清蛋白具有一定的凝胶功能性用于酸奶生产，不仅增加酸奶的营养，同时还降低食品安全风险。此外，儿童食品果冻的原料中主要也是胶体，如果可以开发出蛋白型果冻，同样可以增加果冻的营养成分。

乳清蛋白凝胶较多的是通过乳清蛋白的热凝胶方式形成，该过程首先是调整pH到乳清蛋白等电点(pH4.8-5.3)附近，然后加热到乳清蛋白变性的温度以上，使得乳清蛋白中的三、四级球状结构中的次级键断裂并相互重新作用，形成乳白色不透明凝胶。此法形成的凝胶弹性、持水性、透明度均较差，这大大限制了它在食品工业中的应用。所以，加强或改性乳清蛋白凝胶的功能性质，是乳品工业亟待解决的问题。

淀粉是一种常见的多糖类物质，在食品领域应用特别广泛。淀粉一般不溶于水，但通过加热淀粉颗粒的晶状结构会因为氢键等作用的破坏而松散膨胀，导致溶液粘度增加，淀粉颗粒破裂，这一现象叫做淀粉糊化。在方便面中添加高粘度的淀粉醋酸酯，可以提高面筋强度；在肉制品中添加酯化淀粉可以改善吸水性并增加粘结性；在酸奶中添加抗酸性的变性淀粉可以增加酸奶的粘稠度，改善质地和口感。在乳清蛋白中添加少量淀粉以增强乳清蛋白凝胶的功能特性一直是本领域技术人员研究的问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于克服现有的乳清蛋白凝胶强度低、弹性差、持水率不高的缺陷，提供了一种改性乳清蛋白凝胶及其制备方法。本发明的改性乳清蛋白凝胶通过在乳清蛋白水溶液中添加预糊化的淀粉，利用淀粉和蛋白各自的网状结构在加热过程中形成复合凝胶，以增加乳清蛋白凝胶的各项机械性能。并且本发明的改性乳清蛋白凝胶制备工艺简单，过程可控，有利于产业化生产。

本发明提供了一种改性乳清蛋白凝胶的制备方法，其包括如下步骤：

(1)将淀粉与水混合，边加热边搅拌至淀粉糊化，冷却至20～50℃，得到混合液A，所述的混合液A中的淀粉含量为0.1wt％～2wt％；

(2)将乳清蛋白粉与混合液A混合，得到混合液B，所述的混合液B中的乳清蛋白粉含量为5wt％～30wt％；

(3)调节混合液B的pH值到6.5～8.5；

(4)加热混合液B，冷却后即可得到改性乳清蛋白凝胶。

步骤(1)中，所述的淀粉较佳地为天然淀粉和/或变性淀粉；所述的天然淀粉较佳地为谷类淀粉、薯类淀粉和豆类淀粉中的一种或多种，更佳地为玉米淀粉、马铃薯淀粉、小麦淀粉中的一种或多种；所述的变性淀粉较佳地为酯化淀粉、氧化淀粉和醚化淀粉中的一种或多种，更佳地为乙酰化双淀粉己二酸酯和/或乙酰化二淀粉磷酸酯。

步骤(1)中，所述的混合液A中的淀粉含量较佳地为0.3wt％～0.8wt％。

步骤(1)中，所述的糊化为本领域常规操作，所述的糊化的温度较佳地为60～80℃。

步骤(1)中，所述的冷却的温度较佳地为30～40℃。

步骤(1)中，所述的水较佳地为蒸馏水。

步骤(2)中，所述的乳清蛋白粉较佳地为乳清蛋白浓缩物和/或乳清蛋白分离物；所述的乳清蛋白浓缩物的乳清蛋白含量为75wt％以上，所述的乳清蛋白分离物的乳清蛋白含量为85wt％以上。

步骤(2)中，所述的混合液B中的乳清蛋白粉含量较佳地为8wt％～15wt％。

步骤(2)中，在进行所述的混合时较佳地采用搅拌操作，所述的搅拌操作的时间较佳地为3～6h。

步骤(3)中，所述的调节所述混合液B的pH值采用本领域常规操作，较佳地采用碱性试剂调节所述混合液B的pH值；所述的碱性试剂较佳地为氢氧化钠、氢氧化钾和氨水中的一种或多种；所述的调节所述混合液B的pH值较佳地到6.7～7.2。

步骤(4)中，所述的加热采用本领域常规操作，例如水浴；所述的加热的温度较佳地为80～100℃，更佳地为85～95℃；所述的加热的时间较佳地为5～60min，更佳地为10～20min。

本发明还提供了一种由上述制备方法得到的改性乳清蛋白凝胶。

本发明的改性乳清蛋白凝胶强度高、弹性好、持水率高，克服了常规乳清蛋白凝胶的理化缺陷，更适用于食品配料。

在符合本领域常识的基础上，上述各优选条件，可任意组合，即得本发明各较佳实例。

本发明所用试剂和原料均市售可得。

本发明的积极进步效果在于：

1、本发明的改性乳清蛋白凝胶通过在乳清蛋白水溶液中添加预糊化的淀粉，利用淀粉和蛋白各自的网状结构在加热过程中形成复合凝胶，克服了常规乳清蛋白凝胶强度低、弹性差、持水率不高的缺陷。

2、本发明在改善乳清蛋白凝胶理化性能的同时，一定程度地破坏了乳清蛋白的二、三、四级结构，有利于蛋白的消化吸收，更适用于食品配料。

3、本发明的改性乳清蛋白凝胶制备工艺简单，过程可控，成本低廉，有利于产业化生产。

具体实施方式

下面通过实施例的方式进一步说明本发明，但并不因此将本发明限制在所述的实施例范围之中。下列实施例中未注明具体条件的实验方法，按照常规方法和条件，或按照商品说明书选择。

下述实施例中：

所述的乳清蛋白浓缩物、乳清蛋白分离物均由恒天然商贸(上海)有限公司提供，市售，所述的乳清蛋白浓缩物的乳清蛋白含量为80wt％，所述的乳清蛋白分离物的乳清蛋白含量为91wt％；所述的碱性试剂(包括氢氧化钠、氢氧化钾和氨水)由国药集团化学试剂有限公司提供，市售；所述的淀粉由国民淀粉工业(上海)有限公司提供，市售。

下述实施例中，如无特殊说明，所述百分比均为质量百分比。

实施例1

一种改性乳清蛋白凝胶的制备方法，其包括下述步骤：

(1)将变性淀粉乙酰化二淀粉己二酸酯与蒸馏水混合，边搅拌边加热至68℃，发生糊化作用，加热维持2min，室温自然冷却至40℃，得到混合液A，所述的混合液A中的淀粉含量为0.5wt％；

(2)通过机械搅拌将乳清蛋白浓缩物与混合液A再混合，搅拌水化6h以上，得到混合液B，所述的混合液B中的乳清蛋白粉含量为15wt％；

(3)用1M的氢氧化钠溶液调节混合液B的pH值到6.85；

(4)将混合液B置于85℃的水浴中，加热20min，室温自然冷却后即可得到改性乳清蛋白凝胶。

实施例2

一种改性乳清蛋白凝胶的制备方法，其包括下述步骤：

(1)将变性淀粉乙酰化二淀粉磷酸酯与蒸馏水混合，边搅拌边加热至66℃，发生糊化作用，加热维持2min，室温自然冷却至50℃，得到混合液A，所述的混合液A中的淀粉含量为0.3wt％；

(2)通过机械搅拌将乳清蛋白分离物与混合液A再混合，搅拌水化4h以上，得到混合液B，所述的混合液B中的乳清蛋白粉含量为10wt％；

(3)用1M的氢氧化钠溶液调节混合液B的pH值到7.00；

(4)将混合液B置于88℃的水浴中，加热15min，室温自然冷却后即可得到改性乳清蛋白凝胶。

实施例3

一种改性乳清蛋白凝胶的制备方法，其包括下述步骤：

(1)将玉米淀粉与蒸馏水混合，边搅拌边加热至65℃，发生糊化作用，加热维持2min，室温自然冷却至35℃，得到混合液A，所述的混合液A中的淀粉含量为0.8wt％；

(2)通过机械搅拌将质量比为4：6的乳清蛋白浓缩物和乳清蛋白分离物与混合液A再混合，搅拌水化5h以上，得到混合液B，所述的混合液B中的乳清蛋白粉含量为12wt％；

(3)用25wt％氨水调节混合液B的pH值到6.80；

(4)将混合液B置于86℃的水浴中，加热30min，室温自然冷却后即可得到改性乳清蛋白凝胶。

实施例4

一种改性乳清蛋白凝胶的制备方法，其包括下述步骤：

(1)将变性淀粉氧化羟丙基淀粉与蒸馏水混合，边搅拌边加热至68℃，发生糊化作用，加热维持3min，室温自然冷却至20℃，得到混合液A，所述的混合液A中的淀粉含量为2wt％；

(2)通过机械搅拌将乳清蛋白分离物与混合液A再混合，搅拌水化4h以上，得到混合液B，所述的混合液B中的乳清蛋白粉含量为5wt％；

(3)用1M的氢氧化钠溶液调节混合液B的pH值到7.00；

(4)将混合液B置于100℃的水浴中，加热5min，室温自然冷却后即可得到改性乳清蛋白凝胶。

实施例5

一种改性乳清蛋白凝胶的制备方法，其包括下述步骤：

(1)将质量比为1：2的乙酰化二淀粉磷酸酯和马铃薯淀粉的混合物与蒸馏水混合，边搅拌边加热至66℃，发生糊化作用，加热维持2min，室温自然冷却至40℃，得到混合液A，所述的混合液A中的淀粉含量为0.1wt％；

(2)通过机械搅拌将乳清蛋白浓缩物与混合液A再混合，搅拌水化8h以上，得到混合液B，所述的混合液B中的乳清蛋白粉含量为30wt％；

(3)用1M的氢氧化钾溶液调节混合液B的pH值到6.50；

(4)将混合液B置于80℃的水浴中，加热60min，室温自然冷却后即可得到改性乳清蛋白凝胶。

实施例6

一种改性乳清蛋白凝胶的制备方法，其包括下述步骤：

(1)将质量比为1：1的乙酰化二淀粉磷酸酯和小麦淀粉的混合物与蒸馏水混合，边搅拌边加热至65℃，发生糊化作用，加热维持2min，室温自然冷却至45℃，得到混合液A，所述的混合液A中的淀粉含量为1.2wt％；

(2)通过机械搅拌将乳清蛋白浓缩物与混合液A再混合，搅拌水化6h，得到混合液B，所述的混合液B中的乳清蛋白粉含量为15wt％；

(3)用1M的氢氧化钠溶液调节混合液B的pH值到8.50；

(4)将混合液B置于86℃的水浴中，加热20min，室温自然冷却后即可得到改性乳清蛋白凝胶。

对比例1

一种乳清蛋白凝胶的制备方法，其包括如下步骤：

(1)常温下通过机械搅拌将乳清蛋白浓缩物与蒸馏水混合，配成质量分数为15％的蛋白溶液，搅拌水化6h以上；

(2)用1M的氢氧化钠溶液调节乳清蛋白溶液的pH值到6.85；

(3)将乳清蛋白溶液置于85℃的水浴中，加热20min，冷却后即可得到乳清蛋白凝胶。

对比例2

(1)将变性淀粉乙酰化二淀粉己二酸酯与蒸馏水混合，边搅拌边加热至68℃，发生糊化作用，加热维持2min，室温自然冷却至40℃，得到混合液A，所述的混合液A中的淀粉含量为0.5wt％；

(2)通过机械搅拌将乳清蛋白浓缩物与混合液A再混合，搅拌水化6h以上，得到混合液B，所述的混合液B中的乳清蛋白粉含量为3wt％；

(3)用1M的氢氧化钠溶液调节混合液B的pH值到6.85；

(4)将混合液B置于85℃的水浴中，加热20min，室温自然冷却。

对比例3

(1)将变性淀粉乙酰化二淀粉磷酸酯与蒸馏水混合，边搅拌边加热至66℃，发生糊化作用，加热维持2min，室温自然冷却至50℃，得到混合液A，所述的混合液A中的淀粉含量为0.3wt％；

(2)通过机械搅拌将乳清蛋白分离物与混合液A再混合，搅拌水化4h以上，得到混合液B，所述的混合液B中的乳清蛋白粉含量为10wt％；

(3)用1M的氢氧化钠溶液调节混合液B的pH值到5.50；

(4)将混合液B置于88℃的水浴中，加热15min，室温自然冷却。

效果实施例1

将实施例制备的改性乳清蛋白凝胶与对比例进行对比，分别测定凝胶特性。所述的凝胶特性采用质构仪TA-XTplus进行测试，运行模式为TPA模式，具体测试参数如下：测前速度1.0mm/s，测时速度1.0mm/s，测后速度1.0mm/s，下压距离10mm，间隔时间5s，探头为平底柱形探头P/0.5R。凝胶强度和弹性数据从质构图中得到，测试结果见表1。

效果实施例2

将实施例制备的改性乳清蛋白凝胶与对比例进行对比，分别测定持水性。所述的持水性测定方法如下：采用离心法测定凝胶持水性，取一定质量(m1)的凝胶，切成大小均一的小粒，4000r/min离心20min，取出凝胶用滤纸吸干表面水分后称重(m2)。凝胶持水率右公式持水率/％＝m2/m1*100％计算得到，测试结果见表1。

表1乳清蛋白凝胶特性

从表中可知，本发明的改性乳清蛋白凝胶强度高、弹性好、持水率高。就凝胶强度这一参数来说，本发明的实施例1～3(乳清蛋白含量基本接近)均明显优于申请号为201310541756.2的发明专利中超声法技术制备的乳清蛋白凝胶。同时通过对比发现，实施例1～6在预糊化的淀粉水溶液中加入乳清蛋白形成的乳清蛋白淀粉混合液，在特定的条件下形成的凝胶无论是从强度、弹性还是持水率参数上均明显优于对比例1不加淀粉的工艺条件下形成的凝胶。比较实施例1和对比例2发现，乳清蛋白粉含量不在本发明优选范围内，即使在相同条件下也不能形成凝胶，说明混合液中乳清蛋白粉的含量对凝胶的形成非常关键。此外，比较实施例1～6和对比例3发现，pH值不在优选范围内形成的凝胶，在弹性和持水率参数上均明显差于实施例，说明合适的pH值对改善乳清蛋白凝胶的理化性能至关重要。

为了进一步体现本发明的创造性，将本发明的发明点与报道的文献[食品工业科技，2007，(7)：94-96；JournaloftheScienceofFoodandAgriculture,2001,81:706-717]进行对比。通过与已经报道的文献对比发现，相关研究报道只是将淀粉和乳清蛋白简单混合后加热形成凝胶，而本发明首先是通过对淀粉进行预糊化处理破坏淀粉间的氢键作用，这样有利于淀粉和乳清蛋白之间的交联形成机械性能更好的凝胶，且本发明中添加少量淀粉即可达到明显提高乳清蛋白凝胶机械性能的效果。

Claims (11)

1.一种改性乳清蛋白凝胶的制备方法，其特征在于，其包括如下步骤：

(1)将淀粉与水混合，边加热边搅拌至淀粉糊化，冷却至20～50℃，得到混合液A，所述的混合液A中的淀粉含量为0.1wt％～2wt％；

(2)将乳清蛋白粉与混合液A混合，得到混合液B，所述的混合液B中的乳清蛋白粉含量为5wt％～30wt％；

(3)调节所述混合液B的pH值到6.5～8.5；

(4)加热混合液B，冷却后即可得到改性乳清蛋白凝胶。

2.如权利要求1所述的改性乳清蛋白凝胶的制备方法，其特征在于：步骤(1)中，所述的淀粉为天然淀粉和/或变性淀粉；所述的天然淀粉为谷类淀粉、薯类淀粉和豆类淀粉中的一种或多种，所述的变性淀粉为酯化淀粉、氧化淀粉和醚化淀粉中的一种或多种。

3.如权利要求2所述的改性乳清蛋白凝胶的制备方法，其特征在于：步骤(1)中，所述的天然淀粉为玉米淀粉、马铃薯淀粉、小麦淀粉中的一种或多种；所述的变性淀粉为乙酰化双淀粉己二酸酯和/或乙酰化二淀粉磷酸酯。

4.如权利要求1～3任意一项所述的改性乳清蛋白凝胶的制备方法，其特征在于：步骤(1)中，所述的混合液A中的淀粉含量为0.3wt％～0.8wt％。

5.如权利要求1所述的改性乳清蛋白凝胶的制备方法，其特征在于：步骤(1)中，所述的糊化的温度为60～80℃；和/或，所述的冷却的温度为30～40℃。

6.如权利要求1所述的改性乳清蛋白凝胶的制备方法，其特征在于：步骤(2)中，所述的乳清蛋白粉为乳清蛋白浓缩物和/或乳清蛋白分离物；所述的乳清蛋白浓缩物的乳清蛋白含量为75wt％以上，所述的乳清蛋白分离物的乳清蛋白含量为85wt％以上。

7.如权利要求1所述的改性乳清蛋白凝胶的制备方法，其特征在于：步骤(2)中，所述的混合液B中的乳清蛋白粉含量为8wt％～15wt％；和/或，步骤(2)中，在进行所述的混合时采用搅拌操作，所述的搅拌操作的时间为3～6h。

8.如权利要求1所述的改性乳清蛋白凝胶的制备方法，其特征在于：步骤(3)中，所述的调节所述混合液B的pH值采用碱性试剂调节；所述的碱性试剂为氢氧化钠、氢氧化钾和氨水中的一种或多种；所述的调节所述混合液B的pH值到6.7～7.2。

9.如权利要求1所述的改性乳清蛋白凝胶的制备方法，其特征在于：步骤(4)中，所述的加热的温度为80～100℃；所述的加热的时间为5～60min。

10.如权利要求1所述的改性乳清蛋白凝胶的制备方法，其特征在于：步骤(4)中，所述的加热的温度为85～95℃；所述的加热的时间为10～20min。

11.一种由权利要求1～10中任意一项所述的制备方法得到的改性乳清蛋白凝胶。